تازه‌های پژوهش
مقایسه بیومکانیکی روش‌های متداول و نوین تثبیت شکستگی گردن فمور نوع III پاولز
مقایسه بیومکانیکی روش‌های متداول و نوین تثبیت شکستگی گردن فمور نوع III پاولز
Computational biomechanical comparison of conventional and novel fixation techniques for Pauwels type III femoral neck fractures
نویسندگان:
Alireza Fallah 1, Amir Nourani 2, Seyed Hadi Kalantar 3, Gholam Hossein Farrahi 4
مجله:
Journal of Biomechanics
چکیده فارسی:
شکستگی‌های گردن استخوان ران از نوع III پاولز، به‌ویژه در افراد جوان، معمولاً در اثر حوادث شدید (high-energy trauma) ایجاد می‌شوند و به دلیل نیروهای برشی زیاد در محل شکستگی، درمان آن‌ها با چالش‌های قابل‌توجهی همراه است. ازاین‌رو، انتخاب روش مناسب برای تثبیت شکستگی نقش مهمی در دستیابی به نتایج درمانی مطلوب دارد. این مطالعه با هدف مقایسه عملکرد بیومکانیکی یک روش نوین تثبیت شکستگی (KFeNS) با روش استاندارد پیچ دینامیک هیپ همراه با پیچ ضدچرخش (DHS+AS) با استفاده از تحلیل اجزای محدود انجام شد.
در این پژوهش، یک مدل سه‌بعدی از استخوان ران بر اساس تصاویر سی‌تی‌اسکن ایجاد و شکستگی گردن فمور نوع III پاولز با زاویه ۷۰ درجه شبیه‌سازی شد. سپس دو روش تثبیت KFeNS و DHS+AS تحت سه شرایط مختلف بارگذاری شامل بار محوری، خمش قدامی–خلفی و بار پیچشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. شاخص‌هایی مانند تنش فون‌مایزز، جابه‌جایی سر استخوان ران، جابه‌جایی ایمپلنت، چگالی انرژی کرنشی و حرکت بین قطعات شکستگی مقایسه شدند.
نتایج نشان داد روش KFeNS در بارگذاری محوری و خمش قدامی–خلفی تنش کمتری در ایمپلنت ایجاد کرده و حرکت بین قطعات شکستگی را نیز نسبت به روش DHS+AS به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. همچنین جابه‌جایی سر استخوان ران در بیشتر شرایط بارگذاری در روش KFeNS کمتر یا مشابه روش متداول بود که بیانگر پایداری مکانیکی مطلوب‌تر این سیستم است.
به‌طور کلی، یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد روش KFeNS می‌تواند به‌عنوان یک گزینه نوین و امیدوارکننده برای تثبیت شکستگی‌های گردن فمور نوع III پاولز، پایداری مکانیکی بیشتری نسبت به روش استاندارد DHS+AS فراهم کند. با این حال، انجام مطالعات آزمایشگاهی و بالینی بیشتر برای تأیید نتایج و ارزیابی عملکرد آن در بیماران ضروری است.
کلمات کلیدی:
شکستگی گردن فمور، نوع III پاولز ، حرکت بین قطعات شکستگی، DHS+AS، KFeNS
DOI مقاله:
https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2026.113316
لینک مقاله:
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42013648/
Abstract
Pauwels type III vertical femoral neck fractures (FNFs), common in young patients after high-energy trauma, pose major challenges in orthopedic surgery. This study evaluates the biomechanical performance of a new fixation method (KFeNS) compared to the standard dynamic hip screw + anti-rotation screw (DHS + AS) using finite element analysis. A proximal femoral model was created from CT scan images. A 70° Pauwels FNF was simulated and stabilized using KFeNS and DHS + AS methods. Three loading scenarios were applied to the femoral head. A modified boundary condition was introduced by restricting horizontal displacement of the femoral head in the axial loading to better replicate the in-vivo mechanical environment. Key parameters, including the maximum von Mises stress (MVS), the maximum displacement of the femoral head and internal fixation implant, strain energy density, and interfragmentary motion (IFM), were compared between the two methods. The MVS of DHS + AS is 40% and 14.2% higher than that of KFeNS under axial loading and anterior-posterior (A-P) bending, respectively, but 19.9% lower under rotation. The average IFM of KFeNS is 28.7% and 14.2% lower than that of DHS + AS in axial loading and A-P bending, while both are similar in torsion. The maximum femoral head displacement is 5.8% higher in DHS + AS under axial loading, 7.4% higher in KFeNS in torsion, and similar in A-P bending. Within the investigated finite element framework, the KFeNS technique demonstrates improved mechanical stability compared to the DHS + AS method for Pauwels type III FNFs, supporting its mechanical feasibility as an alternative fixation concept.
Keywords: DHS+AS; Femoral neck fracture; Interfragmentary motion; KFeNS; Pauwels type III.
ارسال نظر